Τεχνολογία συστηµάτων λογισµικού και γεωπληροφορική: σύγκλιση, ολοκλήρωση και τάσεις Βασίλειος Βεσκούκης ιπλωµατούχος Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Υπολογιστών ΕΜΠ ιδάκτωρ Μηχανικός ΕΜΠ http://www.softlab.ece.ntua.gr/~bxb Ανάπτυξη λογισµικού...στόχευση κινούµενου στόχου από κινούµενο όχηµα καιµε όπλοπου µεταβάλλει συνεχώς τη συµπεριφορά του... Β.Βεσκούκης, "Τεχνολογία Λογισµικού Ι", Βιβλίο Ελληνικού Ανοιχτού Πανεπιστηµίου 1
Ενα "µόνιµο" πρόβληµα... "Κρίση λογισµικού" (1968) οµηµένος προγραµµατισµός ( 70) Αντικειµενοστρεφής προγραµµατισµός ( 80-90-σήµερα) Η "κρίση λογισµικού" εντοπίστηκε το 1968 και σήµερα είναι ακόµη εδώ... Λογισµικό: ένα τεχνικό έργο Αντιληπτό µόνο από τα αποτελέσµατά του και όχι πάντα µε ένανµοναδικό τρόπο Ανάπτυξη λογισµικού: Ανάγκες Συστατικά Λογισµικού 2
Τεχνολογία Λογισµικού ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΒΑΣΕΙΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ ΙΚΤΥΑ ΤΥΠΙΚΕΣ ΜΕΘΟ ΟΙ ΙΟΙΚΗΣΗ ΕΡΓΩΝ Μ-Μ INTERFACES (...κ.α.) Τεχνολογία λογισµικού Ασχολείται µε τονκαθορισµό Ενεργειών που γίνονται Προϊόντων που παράγονται Προτύπων περιγραφής των προϊόντων Μεθόδων ελέγχου, επαλήθευσης και διασφάλισης ποιότητας...ώστε να παράγεται λογισµικό "καλής ποιότητας" 3
Τεχνολογία Λογισµικού Σύλληψη της ιδέας Επεξεργασία της λύσης Κατασκευή Μετάβαση #1 #2............... #Κ...... #Ν-1 #Ν... ΚΥΚΛΟΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΓΕΝΙΚΕΣ ΦΑΣΕΙΣ Απαιτήσεις Ανάλυση Σχεδίαση Υλοποίηση Έλεγχος ΕΡΓΑΣΙΕΣ... Απαιτήσεις Ανάλυση Σχεδίαση Υλοποίηση Έλεγχος ΧΡΟΝΟΣ... Σύγχρονα συστήµατα λογισµικού Πώς περιγράφεται µε λίγες λέξεις ένα σύγχρονο σύστηµα λογισµικού; The network is the computer Sun Microsystems 4
Σύγχρονα συστήµατα λογισµικού Τεχνικά χαρακτηριστικά ικτυακά Κατανεµηµένα Ετερογενή Λειτουργικά χαρακτηριστικά Ολοκληρώσιµα Πλήθος νέων πεδίων εφαρµογής Σύγχρονα συστήµατα λογισµικού ικτυακά Σήµερα δεν υπάρχουν αυτόνοµα συστήµατα ίκτυα υψηλών ταχυτήτων πάνω από οποιοδήποτε µέσο, διαθέσιµα σχεδόνπαντού "Πόλεµος" προτύπων και τεχνολογιών σε επίπεδο τεχνικό (και όχι µόνο...) 5
Σύγχρονα συστήµατα λογισµικού Κατανεµηµένα Ένα σύστηµα λογισµικού υλοποιείται ως ένα σύνολο από υπηρεσίες οι οποίες στεγάζονται σε πολλά διαφορετικά υπολογιστικά συστήµατα που επικοινωνούν µε πραγµατικές ή εικονικές δικτυακές συνδέσεις Σύγχρονα συστήµατα λογισµικού Ετερογενή Οι κόµβοι των συστηµάτων λογισµικού είναι ετερογενείς συσκευές (υλικό) Πολλά διαφορετικά λειτουργικά περιβάλλοντα και "πλατφόρµες" λογισµικού 6
Λειτουργικά χαρακτηριστικά Ολοκληρώσιµα Μια εφαρµογή λογισµικού είναι ένα σύνολο από υπηρεσίες που προσφέρουν διάφοροι παροχείς, σε ανοµοιογενή περιβάλλοντα Μια σύγχρονη εφαρµογή λογισµικού προσθέτει αξία σε άλλες υπάρχουσες υπηρεσίες ή/και δεδοµένα Λειτουργικά χαρακτηριστικά Πλήθος πεδίων εφαρµογής Στην οικονοµία, αλλά και Στην εκπαίδευση Στην ψυχαγωγία Νέα πεδία εφαρµογής Με αφορµή νέεςτεχνολογίεςπουδηµιουργούν νέες δυνατότητες (enabling technologies) Πολλάαπόαυτάτανέαπεδίαείναισχετικάµε το γεωγραφικό χώρο και µε τηθέση του χρήστη 7
Ανάπτυξη λογισµικού: τάσεις Στην υποδοµή Στις επικοινωνίες Στη συνεργασία συστηµάτων λογισµικού Στην ασφάλεια Κυρίαρχες τάσεις Υποδοµή Internet (IPv4, IPv6, QoS, ενσύρµατα και ασύρµατα δίκτυα υψηλών ταχυτήτων) Λειτουργικές πλατφόρµες λογισµικού Windows:.net µη-windows: Java, Linux, Open source Συσκευές Κλασικοί ΗΥ, συσκευές χειρός κάθε είδους Συστήµατα οικιακής ενηµέρωσης και ψυχαγωγίας Οχήµατα 8
Κυρίαρχες τάσεις Επικοινωνίες µεταξύ συστηµάτων Σειριακές επικοινωνίες: RS232, USB, Firewire Ασύρµατες επικοινωνίες (bluetooth, wifi) ιασύνδεση οποιωνδήποτε συσκευών Αξιοποίηση δορυφορικών υπηρεσιών Συνεργασία σε επίπεδο εφαρµογής Ανοιχτά πρωτόκολλα ανταλλαγής δεδοµένων: XML και συναφή πρότυπα υνατότητα περιγραφής υπηρεσιών πάνω από ανοµοιογενή περιβάλλοντα: web services Κυρίαρχες τάσεις Ασφάλεια Κρυπτογραφία Αρχές πιστοποίησης Υποδοµές δηµοσίων κλειδιών (PKI) Βιοµετρικά Ολοκλήρωση µε λειτουργικά συστήµατα και δικτυακές υποδοµές (IPv6) 9
The network is the computer Σήµερα ένα σύστηµα λογισµικού µπορεί Να αποτελείται από επιµέρους ανοµοιογενή και κατανεµηµένα υπο-συστήµατα Να συνεργάζεται µε άλλα ανοµοιογενή και κατανεµηµένα συστήµατα Να λαµβάνει και να παρέχει υπηρεσίες µέσω ανοιχτών πρωτοκόλλων / προτύπων Εφαρµογές: κατάσταση και τάσεις ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΕΣ ΑΝΟΜΟΙΟΓΕΝΕΙΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ ΕΠΙΧΕΙΡΕΙΝ ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗ ΨΥΧΑΓΩΓΙΑ 10
Εφαρµογές: κατάσταση και τάσεις ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΕΣ ΑΝΟΜΟΙΟΓΕΝΕΙΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΧΡΗΣΗ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΘΕΣΗΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ ΕΠΙΧΕΙΡΕΙΝ ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗ ΨΥΧΑΓΩΓΙΑ Συστήµατα λογισµικού και γεωγραφική πληροφορία Ορατή και επίκαιρη η σηµερινή δυναµική επικαιροποίησης και σύγκλισης Της σύγχρονης επιστήµης του Τοπογράφου και ειδικότερα της γεωπληροφορικής Της πληροφορικής και της Τεχνολογίας Λογισµικού ειδικότερα 11
Περιοχές εφαρµογών: επιχειρείν Γεωγραφική πληροφορία ( ) Ενοποίηση GIS και κλασικών οικονοµικών εφαρµογών Πρόσθεση γεωγραφικής πληροφορίας σε νέα δεδοµένα από τη γέννησή τους ιάθεση οικονοµικών / επιχειρηµατικών γεωγραφικών δεδοµένων µε ανοιχτάπρότυπα Νέες εφαρµογές: διαχείρισης, ανάλυσης, πρόβλεψης και υποστήριξης επιχειρηµατικών αποφάσεων, µε αναφορά στη χωρική διάσταση Περιοχές εφαρµογών : επιχειρείν Πληροφορία θέσης ( ) Επίκαιρες εφαρµογές: δροµολόγησης, χωροθέτησης, επίλυσης προβληµάτων βελτιστοποίησης στο χώρο Ολοκλήρωση (integration) µε υπάρχοντα συστήµατα, ενσωµάτωση υπαρχουσών βάσεων χωρικών δεδοµένων Σε πραγµατικό χρόνο και µε δυνατότητες επιχειρησιακής χρήσης 12
Περιοχές εφαρµογών: ενηµέρωση Γεωγραφική πληροφορία ( ) Προσαρµόσιµο (adaptive) περιεχόµενο Πληροφορία θέσης ( ) υναµικά καθοριζόµενο περιεχόµενο Location-Based Services Επιλεγόµενο περιεχόµενο Ειδικές εφαρµογές διαχείρισης κινδύνων κ.ά. Περιοχές εφαρµογών: εκπαίδευση Γεωγραφική πληροφορία ( ) Ισχυρό εργαλείο αναφοράς Ενσωµάτωση ολοκληρωµένων εκπαιδευτικών πλαισίων και GIS Πληροφορία θέσης ( ) Νέα περιοχή: Location-Based Training Εκπαίδευση πεδίου µε δυναµικά προσαρµοζόµενο εκπαιδευτικό περιεχόµενο και υπηρεσίες, µε βάσητηντρέχουσα θέση και το µοτίβο κίνησης του εκπαιδευόµενου 13
Συστήµατα λογισµικού και γεωγραφική πληροφορία Κλασικά πεδία σύγκλισης Γεωγραφικές οµές εδοµένων ΧωρικέςΒάσεις εδοµένων, GIS Σύγχρονα πεδία σύγκλισης Ολοκλήρωση ανοµοιογενών συστηµάτων ιαλειτουργικότητα ανεξάρτητων εφαρµογών Ανοιχτά πρότυπα ανταλλαγής δεδοµένων Πρότυπα και µοντέλα παροχής υπηρεσιών προστιθέµενης αξίας Συστήµατα λογισµικού και γεωγραφική πληροφορία Ολοκλήρωση ανοµοιογενών συστηµάτων Επικοινωνία ιαφορετικών συσκευών Πάνω από σύγχρονα πρωτόκολλα χαµηλού επιπέδου (φυσικού, δικτύου) Ικανοποιώντας απαιτήσεις αξιοπιστίας, ταχύτητας και ασφάλειας 14
Παραδείγµατα Επικοινωνία Υπολογιστή Υπολογιστή παλάµης Κινητού τηλεφώνου GPS Κόµβου δηµόσιου ασύρµατου δικτύου ικτύου GSM Πάνω από Bluetooth, wifi, firewire, usb, ethernet, κλπ Συστήµατα λογισµικού και γεωγραφική πληροφορία ιαλειτουργικότητα ανεξάρτητων εφαρµογών Παροχή (+λήψη) υπηρεσιών σε (+από) τρίτα µέρη: web services Σχεδίαση και χρήση τεχνικών συµβολαίων Εγκαθίδρυση µοντέλων χρέωσης 15
Παραδείγµατα 1. Αγορά δεδοµένων Παροχή δεδοµένων πολεοδοµίας σε τρίτο φορέα που τα χρησιµοποιεί για να λειτουργήσει εφαρµογή υπολογισµού κοινοχρήστων χωρίς ο ίδιος να διατηρεί Β µε τα στοιχεία των διαµερισµάτων Παραδείγµατα 2. Σύνθεση υπηρεσιών Αγορά δεδοµένων οδικού δικτύου Αγορά υπηρεσιών υπολογισµού δροµολόγησης Παροχή ειδικών υπηρεσιών δροµολόγησης 16
Συστήµατα λογισµικού και γεωγραφική πληροφορία Ανοιχτά πρότυπα ανταλλαγής δεδοµένων Από την ιδιόκτητη αποθηκευµένη πληροφορία σε ανοιχτά πρότυπα GML, SVG, AgXML, XSLT Αλλα πρότυπα κοινοτήτων ενδιαφέροντος ηµιουργία προϋποθέσεων για λειτουργία νέων µοντέλων συνεργασίας πάνω από το web Παράδειγµα Σύστηµα λογισµικού πραγµατικού χρόνου για ενηµέρωση οδηγών σχετικά µε τη διαθεσιµότητα χώρων στάθµευσης Αξιοποίηση χαρτογραφικών δεδοµένων σε ανοιχτή µορφή Ενηµέρωση κατάστασης χώρων στάθµευσης σε πραγµατικό χρόνο, από τρίτα µέρη και κατάλληλες διατάξεις αισθητήρων Παροχή υπηρεσίας στην οµάδα-στόχο µέσω κατάλληλου λογισµικού 17
Παράδειγµα Car computer Mobile operator (GSM network) User management and accounting Car GPS&NAV LBS operation center GIS Car GSMComm Parking sensoring system(s) Συστήµατα λογισµικού και γεωγραφική πληροφορία Πρότυπα και µοντέλα παροχής υπηρεσιών προστιθέµενης αξίας σε κατανεµηµένα ετερογενή περιβάλλοντα Φυσική σύνδεση Αρχιτεκτονική εφαρµογής 18
Φυσική σύνδεση Web service provider Web service provider Open data provider Clients Open data provider Value added integrator Αρχιτεκτονική λογισµικού Web service provider Web service provider Open data provider Clients Open data provider Value added integrator 19
Παραδείγµατα - εµπειρία Επιχειρησιακό σύστηµα αντιµετώπισης τεχνολογικών ατυχηµάτων µεγάλης έκτασης (ΣΑΤΑΜΕ) Θριασίου πεδίου Σύστηµα αντιµετώπισης κινδύνων σύµφωνα µε την οδηγία SEVESO Εµπειρία Σχεδίαση Βάσης εδοµένων του GIS ιασφάλιση ποιότητας λογισµικού Παραδείγµατα - εµπειρία Επιχειρησιακόκέντροπρόβλεψηςκαι αντιµετώπισης ατµοσφαιρικής ρύπανσης και λήψης εκτάκτων µέτρων λεκανοπεδίου Αττικης (ΠΕΡΠΑ, ΥΠΕΧΩ Ε) Σύστηµα πρόβλεψης ρύπων στη γεωγραφική περιοχή του λεκανοπεδίου µε χρήση στατιστικών και αναλυτικών µοντέλων Εµπειρία Προδιαγραφή λογισµικού Σχεδίαση Βάσης εδοµένων του GIS ιασφάλιση ποιότητας λογισµικού 20
Παραδείγµατα - εµπειρία Επιχειρησιακό σύστηµα σχεδιασµού και λήψης αποφάσεων για διαχείριση δασικών πυρκαγιών (ΕΠΑΝ, σε εξέλιξη) Προσοµοίωση δασικών πυρκαγιών, χωροθέτηση και δροµολόγηση µέσων καταστολής, αποτίµηση ρίσκου εκκένωσης Εµπειρία Προδιαγραφή λογισµικού Σχεδίαση Βάσης εδοµένων του GIS ιασφάλιση ποιότητας λογισµικού Παραδείγµατα - εµπειρία Πρότυπο πλαίσιο εκπαίδευσης ναυτικών επαγγελµάτων µε βασισµένες-στη-θέση υπηρεσίες - LBT: Location-Based Training (ΠρότασησεΠΕΠκαινοτοµίας) Αλλεςπεριοχέςεφαρµογής Γεωλογία Αρχαιολογία Περιβάλλον 21
Παραδείγµατα - εµπειρία Επίβλεψη διπλωµατικής εργασίας "Πλαίσιο εργασίας ανάπτυξης κατανεµηµένων ετερογενών συστηµάτων προσφοράς βασισµένων-στην-τοποθεσία υπηρεσιών και χρήση του για την δηµιουργία ενός ολοκληρωµένου συστήµατος" Εργασία στο International Journal of E- Business Research, sp.issue on Web Services- Based E-Business Systems (Jan 2006) Παραδείγµατα - εµπειρία Image processing Web service Routing web service Clients GIS data provider LBS 22
Σύγκλιση τεχνολογίας λογισµικού και γεωπληροφορικής Επίκαιρα πεδία εκπαιδευτικής και ερευνητικής δραστηριότητας Ολοκλήρωση και διαλειτουργικότητα ανοµοιογενών συστηµάτων και εφαρµογών Ανοιχτά πρότυπα γεωγραφικών δεδοµένων Αρχιτεκτονικές λογισµικού, πρότυπα και µοντέλα παροχής υπηρεσιών προστιθέµενης αξίας σε κατανεµηµένα και ετερογενή περιβάλλοντα Τεχνολογία συστηµάτων λογισµικού και γεωπληροφορική: σύγκλιση, ολοκλήρωση και τάσεις Βασίλειος Βεσκούκης ιπλωµατούχος Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Υπολογιστών ΕΜΠ ιδάκτωρ Μηχανικός ΕΜΠ http://www.softlab.ece.ntua.gr/~bxb 23